CASOS ESTUDADOS 7.1 – Barragem de Camará 7.1 – Barragem de Camará

7.1.1 - Introdução

A barragem de Camará, oficialmente chamada de Ozanete Duarte Gondim, rompeu no dia 17 de junho de 2004. O empreendimento foi construído no Rio Riachão, afluente do Rio Maranguape, localizado na divisa dos municípios de Alagoa Nova e Areia, a 162 km de João Pessoa, no Estado da Paraíba.

7.1.2 – Características da Barragem

A geologia local é constituída de rochas pré-Cambrianas, do Complexo Migmatítico- Gnáissico, representadas por migmatitos heterogêneos. A área onde se encontrava o vertedouro, no leito do rio, é cortada por diques de granito de granulação fina a média. Estas rochas apresentam xistosidade com direção perpendicular ao eixo do barramento, com mergulhos para a ombreira direita. Na ombreira esquerda, a xistosidade tem mergulho da ordem de 30° a 35° (Kanji, 2004):.

A barragem de Camará era do tipo de gravidade em concreto compactado a rolo (CCR), com coroamento na cota 465 m, e sua bacia de dissipação apresentava-se na elevação 416,00 m. A face de montante, em concreto convencional era vertical, e a de jusante tinha inclinação (H:V) de 0,4:1 da crista até a elevação 457,00 m e abaixo dessa inclinação 0,8:1. A largura da base do eixo do barramento media 49 m de largura. O vertedor, situado na parte central da barragem tinha crista na cota 461 m. A barragem apresentava galeria de inspeção e de drenagem, sendo horizontal na parede central e inclinada junto ás ombreiras.

Realizaram-se injeções de caldas de cimento, visando o preenchimento de uma cavidade de 3,00 metros de profundidade, entre as estacas 0+0,67 a 4+4,67 (ou seja, cobrindo toda a ombreira esquerda), a cada 3,5m a 0,75m da parede de montante, com profundidades de 9 a 28m.

A barragem tinha uma linha de furos de drenos, com equidistância de 3,5 m de furo a furo, com profundidades de 11 m até 28 m, que foi realizada a 6,75 m de distância da linha de injeções. Na estaca 6+12,2 m possuía tomada d´água constituída de tubulação de 0,8 m de diâmetro, com válvula dispersora a jusante de 0,4 m de diâmetro.

A construção da barragem foi realizada durante o ano de 2001, tendo sido completada e inaugurada em fevereiro de 2002.

Após uma das visitas à obra, realizada no dia 14/02/2001, visando inspecionar as fundações foi constatada a presença de uma falha na ombreira esquerda. Em seguida, elaboraram-se procedimentos para o tratamento da falha, a qual possuía preenchimento de solo com cerca de 30cm de espessura. Foram realizadas três sondagens rotativas, SR-01, SR- 02 e SR-03, as quais interceptaram a falha entre 9,5 m e 11,0 m profundidade, respectivamente, sendo que nessa última a perda d´água foi total no ensaio de perda d´água.

Durante a mesma visita, foram realizadas quatro perfurações com perfuratriz (rock drill) no sentido da extensão lateral do preenchimento de solo da fratura e foram detectadas profundidade máximas de 3,0 m e mínimas de 1,6 m (fig.16).

Figura 16 – Reprodução do modelo geológico local. (Adaptado de : Parecer técnico sobre as causas da ruptura da barragem de Camará, 2004).

Conforme transcrito no relatório elaborado após visita ao sítio, por parte do consultor, foram mencionadas medidas a fim de se buscar um eficiente tratamento da ombreira em função da presença da falha com preenchimento de solo. Foram sugeridas, no total, cinco medidas:

i. Realização da limpeza da superfície da ombreira esquerda com ênfase para os planos de xistosidade perpendiculares ao eixo da barragem com preenchimento de aproximadamente 30 cm.

ii. Proteção da zona de preenchimento da ombreira esquerda para posterior execução do plano de injeções adensado e com controle específico. Sugeriu-se muro de concreto ou concreto projetado.

iii. Retirada do material de preenchimento e sua substituição por concreto. Sugeriu-se a retirada de seções de 3,0 m de comprimento por desmonte hidráulico e preenchimento com concreto projetado em trechos sucessivos ou alternados.

iv. Ênfase em todo o plano de injeções e drenagem ao longo do eixo da barragem, com adensamento da malha na zona de preenchimento. Complementação da linha perpendicular à primária, ao longo do preenchimento no sentido de jusante, com controle rigoroso e testes de permeabilidade. Sugeriram-se diferentes traços de calda. v. Proteção a montante da barragem na interseção da zona de preenchimento com apoio

do maciço em concreto compactado a rolo (CCR). Sugeriu-se solo ou concreto projetado.

Ainda nesse mesmo relatório:

“Entende-se que a solução mais objetiva para a questão do preenchimento na ombreira esquerda seria a retirada do material, complementada pelo desmonte da cunha instável acima desta zona. Entretanto, devido aos riscos operacionais e de segurança, bem com do comprometimento do cronograma, sugere-se um dos tratamentos, ii) ou iii), supracitados.”

Dessa forma, entende-se claramente que a interpretação dada, auxiliada pelas perfurações realizadas foi a de que na ombreira esquerda encontrava-se uma fratura com preenchimento de solo, aproximadamente 30 centímetros, cuja profundidade não ultrapassava o valor de 3,00 metros. Assim, interpretou-se que a remoção e posterior substituição do solo por concreto, conforme descrito na recomendação iii), seria a medida apropriada e suficiente para sanar o problema encontrado.

A respeito do muro de concreto proposto, esse teria a função de evitar o deslizamento da placa de rocha situada acima do preenchimento da falha (fig. 18), e para fins de segurança durante os serviços de tratamento da mesma.

Em outra visita, já com o material removido que preenchia a falha, foi realizada a injeção de calda de cimento (fig. 17).

Figura 17 – Orientação para injeções de cimento, Fonte: Parecer técnico sobre as causas da ruptura da barragem de Camará, 2004.

Figura 18 - Falha aflorante nas escavações da ombreira esquerda, Fonte: Parecer técnico sobre as causas da ruptura da barragem de Câmara, 2004.

7.1.4 – Processo de ruptura

Durante a construção da barragem foi detectada uma cavidade, que só posteriormente foi interpretada como sendo uma caixa de falha, a denominada falha da ombreira esquerda. Antes de chegarem a essa conclusão, a feição foi interpretada como sendo limitada e não contínua, e com profundidade inferior a 3,0 metros (Kanji, 2004):.

Essa conclusão errônea por parte dos consultores foi apoiada pela prospecção realizada através de perfurações a roto-percussão no maciço rochoso de margem esquerda. Assim, ter- se-ia acreditado que a simples remoção do solo de preenchimento, e posterior substituição por calda de cimento, seria oportuna e suficiente para garantir a estabilidade da fundação da barragem.

A respeito desse julgamento inadequado na interpretação geológica do local, deve-se esclarecer que o imprevisto residiu no fato de que essa feição (falha da ombreira esquerda) apresenta reentrâncias, ou seja áreas de menor espessura e outras de maior espessura, e observando em seção um aspecto semelhante ao de “amêndoas”, resultado do espessamentos e adelgaçamentos da zona de cisalhamento (fig. 19).

Infelizmente, os furos realizados na ombreira esquerda encontraram uma das regiões de adelgaçamento, induzindo, dessa forma, ao julgamento inadequado, e assim levando a interpretação errada do real aspecto apresentado por essa feição geológica.

Figura 19 – Figura esquemática reconstruindo a interpretação geológica feita durante a fase construtiva, apoiada por perfurações, na qual não foi detectada continuidade na zona de cisalhamento, devido aos espessamentos e adelgaçamentos da mesma, conduzindo ao julgamento inadequado das características geológicas, Fonte: Parecer técnico sobre as causas da ruptura da barragem de Câmara, 2004.

O julgamento inadequado na interpretação é justificado pelo fato de que a feição foi interceptada entre 9,5 m e 11 m de profundidade na sondagem FR03 (com perda d´água total no ensaio de perda d´água), sondagem distante 3,0 m a 4,0 m da parede da escavação realizada em direção ao vertedor, portanto fora do maciço remanescente. Por outro lado, a sondagem adicional SR03, distante cerca de 4,0 m da parede de escavação, não indica claramente a presença da zona de cisalhamento.

A partir dos dados das sondagens (fig. 20), realizadas durante o projeto básico e processo construtivo, foram elaboradas seções geológicas ao longo do eixo da barragem.

Nessas, observam-se zonas sombreadas, indicativas de trechos de baixa porcentagem de recuperação de testemunho.

Figura 20 – Dados das sondagens realizadas, Fonte: Parecer técnico sobre as causas da ruptura da barragem de Camará, 2004.

A sequência evolutiva da ruptura da barragem (fig. 21) pode ser explicada e enumerada da seguinte forma (Kanji, 2004):

I. Após o término da construção, o material alterado na camada/lente da fundação da ombreira esquerda (“da suposta falha”), foi sendo submetido à percolação de água, face aos gradientes instalados. Apesar do tratamento realizado com injeções de calda de cimento, caminhos preferenciais de percolação poderiam continuar conduzindo água por esta e outras estruturas geológicas que se intercomunicam.

II. A pressão exercida pela água do reservatório, praticamente iniciou uma erosão interna regressiva (piping) com carreamento de boa parte do material alterado da “falha” e das fraturas interligadas, deixando as mesmas porosas, vazias e sem nenhuma coesão.

III. Posteriormente ocorreu o desenvolvimento de vazios na rocha o que ocasionou o colapso desses blocos, aumentando gradativamente assim a vazão de água pela fundação da ombreira esquerda.

IV. Os processos anteriores se repetiram continuamente e regressivamente até o colapso de um bloco à jusante. Este bloco iniciou um efeito de colapso progressivo da ombreira à jusante de barragem, desconfinando regressivamente todo o maciço da fundação das estruturas de concreto da ombreira esquerda.

V. Quando o reservatório foi carregado mais rapidamente, em 2004, a água em alta pressão conseguiu desestabilizar totalmente os blocos de rocha da fundação, que já não possuíam nenhuma coesão, lançando-os continuamente até o esvaziamento do reservatório.

VI. Por fim, sem o apoio da fundação, pelo período de 11 dias, as estruturas de concreto da ombreira esquerda não resistiram e sofreram colapso total.

Figura 21 – Provável sequencia de ruptura, Fonte: Parecer técnico sobre as causas da ruptura da barragem de Câmara, 2004.

7.1.5- Discussão sobre o caso

Os seguintes fatos levam a interpretar que a barragem de Camará rompeu, na ombreira esquerda, devido a não ter sido observada e eficientemente monitorada durante, e após, o processo construtivo, conforme é recomendado pelos diversos organismos internacionais, e também pelo Manual de Segurança e Inspeção de Barragem do Ministério de Integração Nacional. Após a construção do empreendimento a mesma emitiu diversos sinais das deficiências presente em sua fundação e, devido à inexistência dessa monitoração e observação sistemática, não foi possível interpretar corretamente o modelo geológico local, sendo assim as medidas necessárias tomadas para sanar ou minimizar o problema foram insuficientes, ocasionando assim sua ruptura.

Assim como o fato anterior, a característica de ter sido apoiada em maciço rochoso que, após a ruptura, se mostrou de qualidade questionável, evidenciando uma interpretação geológica deficiente das condições de sua fundação, também influenciou negativamente quando se refere à estabilidade da mesma. Sendo assim, a união de decisões erradas, fundamentadas em um modelo inverossímil, em conjunto com características geológicas desfavoráveis, levaram ao sinistro da barragem de Camará (Kanji, 2004).

7.2 – Barragem de Santa Helena 7.2.1 - Introdução

A barragem de Santa Helena, localizada no rio Jacuípe, município de Dias d´Ávila, Estado da Bahia, teve o início do processo construtivo em agosto de 1976 e finalizada em dezembro de 1979. O projeto foi feito pela empresa Geotécnica S.A. e a responsável pela fiscalização era a empresa ECLA.

A água represada pela barragem de Santa Helena tinha como destino o abastecimento de empresas inseridas no Polo Petroquímico de Camaçari. Antes de a mesma entrar em operação, o abastecimento era realizado através do rio Joanes, porém devido o fato da vazão elevada do rio Jacuípe foi construída uma adutora com 11 km de extensão, visando suprir com as águas desse rio as empresas do Polo Petroquímico e região metropolitana de Salvador (Carvalho, 1999).

7.2.2 – Características da barragem

A barragem era do tipo de terra homogênea com dreno vertical de areia, e com as seguintes dimensões de projeto:

 Comprimento pelo coroamento...260 m.  Largura do coroamento...7,5 m.  Cota do coroamento...23 m.  Altura máxima sobre a fundação...28,5 m.  Largura do vertedouro...21,5 m.  Cota da soleira do vertedouro...8,0 m.  Dimensões das comportas de setor (duas)...10,75 x 12,0 m.  Descarga máxima (Tr=10.000 anos)...1750 m³/s.  Volume total acumulado (cota 20m)...241x106 m³.  Nível de represamento...20,0 m.  Bacia de dissipação...Tipo III pelo Bureau of Reclamation.

7.2.3 – Aspectos geológicos

O que se sabe á respeito da geologia local é que a área contemplada pela Barragem de Santa Helena é composta por arenitos friáveis, siltitos e folhelhos.

A fundação do eixo do barramento é feita sobre material classificado como arenoso com bolsões de argila. Já o vertedouro apresenta fundação sobre aterro argiloso compactado e arenito, com um colchão de areia na parte final. 7.2.4 – Processo de ruptura

Os primeiros indícios de ruptura do corpo da barragem sugiram na manhã do dia 08 de maio do ano de 1985. Nos dias 26 e 28 abril de 1985, após chuvas intensas na região, foi medida a vazão máxima apresentada pela barragem, esse valor era igual a 300 m³/s, com a máxima medida anteriormente assumindo um valor próximo da metade do anterior citado, aproximadamente 165 m³/s.

A presença de fissuras no contato entre o maciço argiloso e a estrutura do vertedouro, o surgimento de crateras de dimensões consideráveis abertas neste mesmo maciço, ao turbilhonamento de água pelos muros dos vertedouros eram indícios claros de que o eixo da barragem Santa Helena iria colapsar.

O prefeito da cidade local acionou a defesa civil, visando alertar a população de que uma futura catástrofe atingiria o município, e que assim diversas pessoas seriam vitimadas pela massa d´água contida em seu reservatório a qual seria liberada durante o rompimento do corpo do barramento de Santa Helena. Dessa forma muitas vidas foram salvas, porém os danos ao meio ambiente e aos imóveis constituintes da cidade localizada a jusante assumiram dimensões assustadoras.

O processo de ruptura da barragem pode ser descrito da seguinte maneira; primeiramente pôde-se perceber o deslocamento ou destruição parcial da laje do rápido (fig. 22). Logo após, ocorreu de forma rápida, devido aos altos gradientes de saída, o erosão tubular regressiva da camada de brita e de areia que estava presente na fundação do canal sangradouro (fig. 23).

Figura 22 – Deslocamento do vertedouro. Fonte: Erton, 1999.

Conforme já era esperado, ocorreu o deslocamento lateral do processo erosivo sob os muros do rápido até atingir o filtro horizontal de ambos os lados do extravasor, ocorre então o avanço gradual da erosão interna do material argiloso do maciço da barragem. Tendo como consequência o aparecimento de trincas e depressões no corpo da barragem (fig.24), já sem estabilidade ocorre então o tombamento do muro esquerdo e ruptura da laje direita do vertedouro, abrindo assim um canal e a erosão do muro esquerdo evoluiu de forma acelerada.

A comporta da direita não resistiu aos esforços atuantes e foi arrastada pela força da água. Finalmente as águas rompem o contato entre o muro direito e o vertedouro (fig. 25), local por onde foi escoada toda água presente no reservatório.

Figura 25 – Ruptura no contato entre o muro direito e o vertedouro, Fonte: Erton, 1999.

7.2.5 – Processo reconstrutivo

A ruptura do corpo do barramento composto por terra homogênea com dreno vertical de areia ocorreu na tarde do dia 09 de maio de 1985. No ano de 1998, mês de junho, após realizados estudos a fim de reaproveitar a única parte remanescente do eixo da barragem (fig. 26), localizado na margem direita, foi reiniciada a reconstrução de um novo eixo de barramento, essa foi concluída dois anos após a retomada do processo construtivo. O projeto e a construção ficaram sobre a responsabilidade da empresa Villa Nova, e as responsáveis pela fiscalização do empreendimento foram as empresas Tecnosolo e Geohidro. Dentre as principais mudanças entre o projeto de construção e o de reconstrução, Geotécnica e Villa Nova respectivamente, podem ser citadas o acréscimo de uma comporta e a adoção de uma laje de concreto sem tapete de areia no final do vertedouro (fig. 27), local de início do processo de erosão tubular que após o alastramento através do corpo da barragem ocasionou o colapso da mesma.

Figura 26 – Estrutura remanescente, utilizada no processo de reconstrução, Fonte: Erton, 1999.

Figura 27 – Seção transversal ao eixo do barramento, Fonte: Erton, 1999.

Característica Antigo Barramento (Geotécnica)

Novo Barramento (Villa Nova)

Comprimento pelo

coroamento

260,00m 290,00m

Cota do coroamento 23,00m 23,00m

Altura máx. sobre a fundação 28,50m 27,50m

Largura do vertedouro 21,50m 26,00m

Cota da soleira do vertedouro 8,00m 8,00m

Dimensões das comportas 10,75x12,00m 6,93x12,50m

Descarga máx. (Tr=10.000 anos)

1.750 m³/s 1.776 m³/s

Volume total acumulado (cota 20m)

241x106 m³ 241x106 m³

Nível máx. de represamento 20,00m 20,00m

Figura 28 - Quadro comparativo entre os projetos de construção e de reconstrução da barragem de Santa Helena, Fonte: Autor.

Foram adotadas como etapas desse novo processo construtivo: a limpeza da área, com remoção de 10.000 m³ de concreto, porém, aproveitando toda a estrutura da bacia de dissipação; construção de um canal de desvio revestido em concreto (fig. 29).

Figura 29 – Ensecadeira e canal de desvio revestido em concreto, Fonte: Carvalho, 1999.

Na fundação do vertedouro, escavação até o topo da rocha, enchimento com CCR sobre o arenito partindo daí as estruturas.

Durante a etapa de reconstrução da barragem uma forte chuva atingiu a região, dia 20 de dezembro de 1999 o que ocasionou o alagamento da área protegida pela ensecadeira (fig. 30). Após esse imprevisto, foram tomadas medidas, bombeamento da água e remoção do material saturado (fig. 31), a fim de retomarem a etapa de reconstrutiva (fig.32).

Figura 31 – Processo de remoção do material saturado, Fonte: Erton, 1999.

7.2.6 – Discussão sobre o caso

Diferente do ocorrido no caso anterior, Barragem de Camará, a Barragem de Santa Helena foi monitorada e inspecionada durante todo o seu processo construtivo. Porém, isso não foi suficiente para evitar seu rompimento ocorrido em 9 de maio de 85.

Devido ao fato de se ter incorporado um tapete de areia no final da fundação da estrutura do vertedouro, gradientes hidráulicos altos se instalaram, e assim se deu início o processo de retroerosão tubular, que começou nesse colchão de areia e posteriormente se alastrou para o corpo da barragem.

8-SISTEMAS DE VEDAÇÃO EM FUNDAÇÃO E CORPO DE